Carlos Nobre on teadlane, kes on tunnustatud tema töö eest, mis käsitleb biosfääri ja atmosfääri vastasmõju ning Amazonase metsade raadamise ja globaalse soojenemise kliimaökoloogilisi mõjusid, tegeledes eriti selle elustiku "savanniseerumise" ohuga. Carlosel on Ph.D. Meteoroloogia kraad Massachusettsi Tehnoloogiainstituudist USA-s ja on töötanud üle 35 aasta Brasiilia riiklikus kosmoseuuringute instituudis (INPE). Ta on olnud Brasiilia mitmete teadusasutuste loomise arhitekt, sealhulgas Brasiilia ilmaennustuse ja kliimauuringute keskus (CPTEC), Maasüsteemi teaduse keskus (CCST) ja riiklik seire- ja varajase hoiatamise keskus. Looduskatastroofid (CEMADEN).
Ta oli Amazonias toimuva suuremahulise biosfääri-atmosfääri eksperimendi (LBA) arhitektidest ja selle esimene programmiteadlane. Ta on olnud Brasiilia kliimamuutuste uurimisvõrgustiku (Rede CLIMA) teadusdirektor, rahvusvahelise geosfääri-biosfääri programmi (IGBP) esimees, rahvusvahelise kliimamuutuste paneeli (IPCC) liige ja ÜRO sekretäri liige. Ülemaailmse jätkusuutlikkuse teaduslik nõuandekogu (SAB). Ta on Brasiilia Teaduste Akadeemia, Maailma Teaduste Akadeemia liige ja USA Rahvusliku Teaduste Akadeemia välisliige ning Ühendkuningriigi Kuningliku Seltsi välisliige. Carlos on töötanud ka teadus- ja poliitikavaldkonna liideses Brasiilia teadus-, tehnoloogia- ja innovatsiooniministeeriumi teadus- ja arenduspoliitika riikliku sekretärina ning olnud Brasiilia kraadiõppe toetamise ja hindamise föderaalse agentuuri (CAPES) president.
Praegu on ta São Paulo ülikooli kõrgtehnoloogiliste uuringute instituudi vanemteadur ja toetab niinimetatud Amazonia 4.0 projekti, teaduspõhist algatust, mille eesmärk on arendada Amazonase metsa biomajandust. Ta on rohkem kui 250 teadusartikli, raamatupeatüki ja raamatu autor või kaasautor ning pälvinud mitmeid teadusauhindu. Carlos on üks Amazoni (SPA) teaduspaneeli kaasesimeestest ja SPA teaduse juhtkomitee liige.